WBP2/YAP1 complex governs miR-133b maturation and ovarian development in teleosts

मछलियाँ केवल गहरे पानी के सरल जीव नहीं हैं; वे जटिल जैविक प्रणालियाँ हैं जहाँ उनके प्रजनन अंगों का विकास विभिन्न प्रकार के अणुओं के बीच एक नाजुक, अदृश्य संवाद पर निर्भर करता है। कशेरुकी जीव विज्ञान की दुनिया में, माइक्रोआरएनए (microRNA) नामक एक विशिष्ट प्रकार का अणु एक महत्वपूर्ण नियामक के रूप में कार्य करता है। इन्हें छोटे प्रबंधकों के रूप में समझें जो स्वयं कोशिका की मशीनरी का निर्माण नहीं करते, बल्कि यह निर्णय लेते हैं कि किन निर्देशों को पढ़ा जाएगा और किन्हें शांत (silence) किया जाएगा। मछलियों में, ये प्रबंधक अंडाशय के सही ढंग से परिपक्व होने के लिए आवश्यक हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि अंडे सही समय पर विकसित हों। एक विशिष्ट प्रबंधक, जिसे miR-133b के रूप में जाना जाता है, WBP2 नामक प्रोटीन को लक्षित करने और दबाने के लिए जाना जाता है, जो एस्ट्रोजन बनाने में शामिल है—वह हार्मोन जो मादा विकास को संचालित करता है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि यह संबंध एकतरफा था: प्रबंधक प्रोटीन को शांत करता है। हालाँकि, जीव विज्ञान शायद ही कभी इतना सरल होता है, और यह प्रश्न बना रहा कि क्या प्रोटीन अपने उत्पादन को नियंत्रित करने के लिए प्रबंधक से "वापस बात" कर सकता है।

झानजी में स्थित सदर्न मरीन साइंस एंड इंजीनियरिंग ग्वांगडोंग लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने दो मछली प्रजातियों: ग्रेटर एम्बरजैक और लार्ज येलो क्रोकर का उपयोग करके इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। वे यह समझना चाहते थे कि मछलियों के अंडाशय कैसे परिपक्व होते हैं और क्या प्रबंधक और प्रोटीन के बीच का संबंध वास्तव में दो-तरफा बातचीत थी। उनका काम यह प्रकट करता है कि प्रोटीन WBP2 केवल शांत होने की प्रतीक्षा में निष्क्रिय रूप से नहीं बैठा है। इसके बजाय, यह YAP1 नामक एक अन्य प्रोटीन के साथ मिलकर एक जटिल संरचना (complex) बनाता है जो सक्रिय रूप से उसी प्रबंधक को बनाने में मदद करता है जो इसे नियंत्रित करता है। यह खोज मछली के प्रजनन के बारे में हमारी समझ को बदल देती है, यह दर्शाती है कि प्रणाली एक बंद लूप (closed loop) पर निर्भर करती है जहाँ भाग संतुलन बनाए रखने के लिए एक-दूसरे को लगातार समायोजित करते हैं।

इन अणुओं की परस्पर क्रिया को समझने के लिए, वैज्ञानिकों को पहले यह देखने की आवश्यकता थी कि क्या प्रोटीन भौतिक रूप से एक-दूसरे को थाम सकते हैं। उन्होंने WBP2, YAP1 और एक तीसरे प्रोटीन DGCR8 की बड़ी मात्रा का उत्पादन किया, जो माइक्रोआरएनए बनाने वाली मशीन का हिस्सा है। इन प्रोटीनों को एक टेस्ट ट्यूब में मिलाकर और एक ऐसी तकनीक का उपयोग करके जो आणविक मछली पकड़ने वाली छड़ी (molecular fishing rod) की तरह कार्य करती है, उन्होंने पुष्टि की कि WBP2 सीधे YAP1 और DGCR8 दोनों से जुड़ता है। वे ठीक कहाँ जुड़े थे, यह देखने के लिए शोधकर्ताओं ने क्रॉस-लिंकिंग मास स्पेक्ट्रोमेट्री नामक एक विधि का उपयोग किया, जो अनिवार्य रूप से प्रोटीनों को उनके स्थान पर फ्रीज कर देती है और उनके संपर्क बिंदुओं का मानचित्रण करती है। उन्होंने प्रोटीनों पर विशिष्ट स्थानों को पाया जहाँ वे आपस में लॉक होते हैं, जिससे यह सिद्ध हुआ कि WBP2 एक मचान (scaffold) के रूप में कार्य करता है, जो एक संरचनात्मक पुल के रूप में YAP1 और माइक्रोआरएनए बनाने वाली मशीन को एक साथ लाता है। कंप्यूटर मॉडल ने भी इसका समर्थन किया, जिससे पता चला कि ये तीन प्रोटीन एक स्थिर इकाई बनाने के लिए एक साथ फिट होते हैं।

शोधकर्ताओं ने फिर परीक्षण किया कि जब इस टीम को अलग कर दिया जाता है तो क्या होता है। उन्होंने मछली की कोशिकाओं में WBP2 और YAP1 के जीन को शांत करने के लिए एक तकनीक का उपयोग किया, जो प्रभावी रूप से उन्हें बंद कर देती है। जब उन्होंने केवल एक प्रोटीन को शांत किया, तो miR-13B प्रबंधक का उत्पादन काफी कम हो गया। लेकिन जब उन्होंने एक ही समय में दोनों को शांत किया, तो प्रभाव और भी अधिक शक्तिशाली था, जिससे पता चला कि दोनों प्रोटीन प्रबंधक के निर्माण को सुनिश्चित करने के लिए एक टीम के रूप में मिलकर काम करते हैं। इसने पुष्टि की कि WBP2 और YAP1 केवल निष्क्रिय लक्ष्य नहीं हैं, बल्कि माइक्रोआरएनए के निर्माण में सक्रिय भागीदार हैं। अध्ययन ने यह भी दिखाया कि यह प्रक्रिया विशिष्ट है; प्रोटीन केवल यादृच्छिक रूप से सभी माइक्रोआरएनए को प्रभावित नहीं करते हैं, बल्कि वे विशेष रूप से miR-133b को परिपक्व होने में मदद करते हैं।

कहानी टेस्ट ट्यूब में समाप्त नहीं होती है। टीम यह देखना चाहती थी कि यह आणविक टीम वर्क वास्तविक मछली को कैसे प्रभावित करता है। उन्होंने WBP2 जीन को शांत करने के लिए लार्ज येलो क्रोकर में एक पदार्थ इंजेक्ट किया और फिर सूक्ष्मदर्शी के नीचे अंडाशय का परीक्षण किया। सामान्य मछलियों में, अंडाशय में कई छोटे, विकसित होते अंडे होते हैं। उन मछलियों में जहाँ WBP2 को शांत किया गया था, अंडाशय अलग दिखे; उनमें बड़े, अधिक परिपक्व अंडे थे जिनमें अधिक पीतक (yolk) था, जो यह संकेत देता था कि अंडाशय ने अपने विकास में तेजी से दौड़ लगा दी थी। यह सुझाव देता है कि जब WBP2-YAP1 टीम गायब होती है, तो संतुलन बिगड़ जाता है, और अंडाशय बहुत तेज़ी से परिपक्व हो जाते हैं। यह अवलोकन इस विचार का समर्थन करता है कि इस प्रोटीन टीम का सामान्य कार्य miR-133b प्रबंधक के उत्पादन को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करना है, जो बदले में एस्ट्रोजन के स्तर को नियंत्रण में रखता है।

पूर्ण चित्र को समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि मछली ने स्वयं एस्ट्रोजन के प्रति कैसी प्रतिक्रिया दी। उन्होंने मछलियों को अतिरिक्त एस्ट्रोजन और एस्ट्रोजन को रोकने वाली दवा के साथ उपचारित किया, और फिर मस्तिष्क और अंडाशय में प्रबंधक और प्रोटीनों के स्तर को मापा। उन्होंने पाया कि मादा अंडाशय में, अतिरिक्त एस्ट्रोजन देने से मछली ने अधिक miR-133b प्रबंधक का उत्पादन किया, जो फिर उन जीनों को दबाने में लगा जो एस्ट्रोजन बनाते हैं। यह एक स्व-सुधारात्मक लूप बनाता है: जब एस्ट्रोजन बहुत अधिक होता है, तो मछली उसे कम करने के लिए अधिक प्रबंधक बनाती है। अवरोधक दवा (blocking drug) ने विपरीत प्रभाव उत्पन्न किया, जिसने प्रबंधक के स्तर और प्रोटीनों को इस तरह से बदला जिससे पुष्टि हुई कि यह प्रणाली शरीर की हार्मोनल स्थिति के प्रति संवेदनशील है। परिणामों ने दिखाया कि यह नियामक सर्किट केवल एक सरल रेखा नहीं है बल्कि एक जटिल नेटवर्क है जिसमें मस्तिष्क और प्रजनन अंग शामिल हैं, और यह नर और मादा में अलग तरह से व्यवहार करता है।

इस अध्ययन के निष्कर्ष मछली के जीव विज्ञान में एक पहले से छिपे हुए तंत्र का स्पष्ट दृश्य प्रदान करते हैं। यह दिखाता है कि miR-133b और WBP2 के बीच का संबंध केवल एकतरफा आदेश नहीं बल्कि एक पारस्परिक फीडबैक लूप है। प्रोटीन WBP2, YAP1 के साथ मिलकर, miR-133b प्रबंधक को बनाने में मदद करता है, और वह प्रबंधक फिर प्रोटीन के उत्पादन को कम कर देता है। यह चक्र सुनिश्चित करता है कि अंडाशय सही गति से विकसित हों और एस्ट्रोजन का स्तर स्थिर रहे। इन प्रोटीनों के बीच भौतिक संबंधों का मानचित्रण करके और यह देखकर कि जब इस प्रणाली में व्यवधान आता है तो मछलियाँ कैसे बदलती हैं, शोधकर्ताओं ने कशेरुकियों के प्रजनन नियंत्रण की हमारी समझ में एक अंतर को भर दिया है। यह कार्य बताता है कि ऐसे लूपों के माध्यम से जीन अभिव्यक्ति को सूक्ष्मता से ट्यून करने की क्षमता जीवन के संतुलन को बनाए रखने का एक मौलिक हिस्सा है, जो मछली और संभावित रूप से अन्य जानवरों के विकास को संचालित करने वाली जटिल मशीनरी के बारे में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।